人才培养

船舶与海洋工程

基于燃料喷射策略控制的甲醇-柴油双直喷发动机排放特性研究

覃梓育

专业名称:船舶与海洋工程
指导教师:陈润
毕业去向:本校船舶海洋与建筑工程专业直博
在校期间学术成果或科创实践成果:2024年第43期本科生研究计划(PRP)项目《基于模糊贝叶斯网络的海上繁忙水域风机选型建模研究》结题;
2025年第28期上海大学生创新创业训练计划(创新项目)《基于建筑信息化技术的基础设施建设碳排放跟踪技术研究》结题;
2026年第46期本科生研究计划(PRP)项目《基于大模型的无人舰艇概念设计方法研究》结题。

项目概述

针对全球航运低碳减排需求,以102DF型甲醇-柴油双直喷发动机为研究对象,采用定容燃烧弹光学实验 + 三维CFD仿真相结合的方法,系统探究燃料喷射策略对发动机燃烧与排放特性的影响规律,重点解决未燃甲醇、甲醛等非常规碳氢污染物排放偏高的问题。

项目创新点

方法创新:结合米氏散射实验与CONVERGE仿真,完成甲醇/柴油喷雾模型标定及网格无关性验证,构建高精度三维CFD模型

机理解析:系统阐明喷射正时、压力、能量替代率、负荷及喷孔结构对非常规污染物生成演化的调控机制

结构优化:提出喷孔偏转角度优化方案(主喷逆时针偏转10°、副喷顺时针偏转5°),实现排放与热效率的协同优化

项目成果及应用前景

项目成果:喷射正时是控制燃烧相位与非常规排放的核心参数;甲醇能量替代率从80%提升至95%时,指示热效率仅下降0.5%,但非常规排放增幅超60%;喷孔偏转优化方案可在小幅牺牲热效率的前提下降低12%的未燃甲醇排放;喷雾贯穿距仿真误差<5%,网格无关性验证确定3.0mm最优基础网格。

应用前景:为船用甲醇动力发动机的低碳清洁化设计提供理论依据与技术支撑,助力我国航运业实现"双碳"战略目标,推动甲醇-柴油双燃料技术在中高速船舶柴油机上的工程化应用。

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